Моделювання повітрообміну «подача повітря зверху – видалення зверху»

Автор(и)

  • Володимир Кіосак Одеська державна академія будівництва та архітектури , Україна http://orcid.org/0000-0002-7433-6709
  • Володимир Ісаєв Одеська державна академія будівництва та архітектури , Україна https://orcid.org/0000-0002-9947-7284
  • Валерій Федоренко Акціонерне товариство Одесагаз, Україна https://orcid.org/0009-0002-2739-6888
  • Андрій Грідасов Комунальний заклад «Запасні пункти управління цивільного захисту Одеської міської ради», Україна https://orcid.org/0009-0007-5513-630X
  • Микола Банківський Національна акціонерна компанія «Нафтогаз України», АТ «Укртрансгаз», Україна https://orcid.org/0009-0001-4825-7468

DOI:

https://doi.org/10.32347/2409-2606.2024.50.64-88

Ключові слова:

математична модель, «шкідливості повітря», аеродинаміка, обчислювальна гідрогазодинаміка, схема повітрообміну, відносна вологість, температура, концентрація діоксиду вуглецю, робоча зона приміщення, ребрендинг, припливно-витяжна вентиляція

Анотація

Розглянуто ефективність схеми повітрообміну «подача повітря зверху – видалення зверху». Тепломасообмін системи, що передбачає: математичну модель людини (процес дихання з виділенням в навколишнє середовище вуглекислого газу, тепла і водяної пари) з одночасним виділенням тепла від одягненої поверхні тіла; систему припливної вентиляції (надходження CO2, водяної пари та тепла з атмосферним повітрям); систему витяжної вентиляції (видалення зазначених вище шкідливих речовин, що містяться в повітрі). Застосування чисельного моделювання ANSYS CFD (Computational Fluid Dynamics) на основі рівнянь неперервності та усереднених рівнянь Рейнольдса Нав’є-Стокса «RANS» (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) дало наступні результати: вирішено обернену задачу вентиляції - для первинно забрудненого досліджуваного простору приміщення розглянуто взаємодію систем (людини та діючої припливно-витяжної вентиляційної установки); моніторинг та візуалізація змін концентрації СО2, температури та відносної вологості в досліджуваному просторі за часом і за висотою приміщення; отримані результати порівнюються з раніше отриманими результатами зміни концентрації вуглекислого газу, температури та відносної вологості у вентильованому приміщенні за схемою повітрообміну «подача повітря зверху – видалення знизу» (схема А) та нормативними документами. Динаміка надлишкового тепла, вологості та асиміляції вуглекислого газу (СО2) дозволила оцінити ефективність систем вентиляції та спрогнозувати підвищення їх енергоефективності при доведенні параметрів повітря до нормативних значень. Зміна повітряного середовища характерна для приміщень з механічною припливно-витяжною вентиляцією (проточні класи навчальних закладів, класи шкіл, групові кімнати дитячих садків, конференц-зали, офіси). Для цього типу приміщень основними забруднювачами повітря є вуглекислий газ, водяна пара і теплота.

Біографії авторів

Володимир Кіосак, Одеська державна академія будівництва та архітектури

Професор

Володимир Ісаєв, Одеська державна академія будівництва та архітектури

Доцент

Валерій Федоренко, Акціонерне товариство Одесагаз

Інженер проєктної горупи

Андрій Грідасов, Комунальний заклад «Запасні пункти управління цивільного захисту Одеської міської ради»

Інженер

Микола Банківський, Національна акціонерна компанія «Нафтогаз України», АТ «Укртрансгаз»

Провідний спеціаліст

Посилання

Kiosak V., Isaiev, V., Fedorenko, V., & Gridasov, A. (2024). Мodeling the entry of air contaminants into a room. Mechanics and Mathematical Methods, 6(2), 58–76. https://doi.org/10.31650/2618-0650-2024-6-2-58-76

Opalennia, ventyliatsiia ta kondytsionuvannia [Information and documentation. Bibliographic link. General rules and rules of drafting]. (2013) DBN V.2.5-67:2013 from 1st January 2014. Kyiv: Minrehion Ukrainy [in Ukrainian].

Rozrakhunkovi parametry mikroklimatu prymishchen dlia proektuvannia ta otsinky enerhetychnykh kharakterystyk budivel po vidnoshenniu do yakosti povitria, teplovoho komfortu, osvitlennia ta akustyky [Information and documentation. Bibliographic link. General rules and rules of drafting]. (2011) DSTU B EN 15251:2011. (en 15251:2007, idt). from 1st January 2013. Kyiv: Minrehion Ukrainy [in Ukrainian].

Farzad P., Lian-Ping W., Weiwei D., Yong-Feng M., Challenges in simulating and modeling theairborne virus transmission: A state-of-the-art review. Phys. Fluids 33, 101302 (2021); doi: 10.1063/5.0061469.

Mansour E., Vishinkin R. Measurement of temperature and relative humidity in exhaled breath. Sensors and actuators B: chemical. 2020. Volume 304. 127371. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925400519315709.

Elcner J. Study of airflow in the trachea of idealized model of human tracheobronchial airways during breathing cycle. EPJ web of conferences 92, 02016 (2015) : Experimental Fluid Mechanics 2014, 6 May 2015. P. 6. URL: https://doi.org/10.1051/epjconf/20159202016.

Ansys CFX-Solver Theory Guide. Release: 2021 R2. 2nd ed. Canonsburg : ANSYS, Inc., 2021. 387 p

Siti Nurul Akmal Yusof. A short review on RANS turbulence models. CFD letters. 2020. Vol. 12, Issue 11. P. 83–96. URL: http://www.akademiabaru.com/cfdl.html

Patankar S. V. (2018). Numerical Heat Transfer and Fluid Flow. CRC Press. https://doi.org/10.1201/9781482234213

Coakley T. (1983). Turbulence modeling methods for the compressible Navier-Stokes equations. У 16th Fluid and Plasmadynamics Conference. American Institute of Aeronautics and Astronautics. https://doi.org/10.2514/6.1983-1693

Jones, W. P., & Launder, B. E. (1972). The prediction of laminarization with a two-equation model of turbulence. International Journal of Heat and Mass Transfer, 15(2), 301–314. https://doi.org/10.1016/0017-9310(72)90076-2

Freik D. (2015) Molekuliarna fizyka i termodynamika. [Molecular physics and thermodynamics]. Ivano-Frankivsk : DNVZ «Prykarpatskyi natsionalnyi universytet imeni Vasylia Stefanyka» [in Ukrainian]

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-03-07

Як цитувати

Кіосак, В., Ісаєв, В., Федоренко, В., Грідасов, А., & Банківський, М. (2025). Моделювання повітрообміну «подача повітря зверху – видалення зверху». Вентиляція, освітлення та теплогазопостачання, 50, 64–88. https://doi.org/10.32347/2409-2606.2024.50.64-88

Номер

Том 50 (2024): Вентиляція, освітлення та теплогазопостачання

Розділ

Статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Володимир Кіосак, Володимир Ісаєв, Валерій Федоренко, Андрій Грідасов, Микола Банківський

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.

Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.

Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).